Lu_3Fe_5O_(12)陶瓷的掺杂改性研究

采用传统的固相烧结工艺,制备了不同Mg掺杂量的Lu3Fe5O12陶瓷样品,并对样品的结构,磁性能,红外光谱及拉曼光谱进行相关研究.发现Mg的掺入并未改变Lu3Fe5O12陶瓷的石榴石结构,同时Mg的掺入对于Lu3Fe5O12陶瓷的磁性性能有着显著地影响,当Mg的掺杂量较小时,优先取代八面体a位的铁离子,从而使得样品磁性增强,而当镁离子的掺杂量达到一定程度后,将会同时占据八面体a位和四面体d位两种次晶格,从而使得样品磁性相对减弱.此外,红外光谱及拉曼光谱的研究结果证实了Mg掺杂对Lu3Fe5O12磁性改变的机制的推测.     

凹陷状胶体粒子的自组装

凹陷状胶体粒子的自组装具有独特的方向性和形状识别性,是最近几年自组装研究的热点问题之一.由于缺乏合适的实验模型系统,至今为止,大部分研究都是以计算机模拟为主.为了从实验上研究凹陷状胶体粒子的自组装现象,本文首次采用分散聚合的方法,设计并成功合成了两种单分散性的、具有不同数目凹陷的胶体粒子:单凹陷粒子和多凹陷粒子.通过扫描电镜和光学显微镜对合成的凹陷粒子的形貌、大小进行分析,结果表明所得到的凹陷粒子为大小均一的微米级胶体粒子,表面光滑,在水溶液中能稳定分散,适合利用光学显微镜直观研究胶体凹陷粒子自组装.本文考察了单凹陷胶体粒子的方向性聚集组装和多凹陷粒子的特定识别性自组装现象.我们研究发现,在交变电场中,单凹陷粒子倾向于侧向移动,容易定向自组装成线性结构,使得该粒子在模拟碗状粒子凝聚态物理结构方面具有潜在的应用.另外,本文以多凹陷胶体粒子为"锁",聚苯乙烯圆球为"钥匙",研究了多凹陷粒子与圆球粒子的"锁-钥"自组装现象,展现了圆球粒子与凹陷粒子之间丰富的"锁-钥"自组装可能性,并初步探讨了其形成机制.     

不同稀土元素掺杂钛酸钡能带结构与态密度的计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了几种不同稀土元素La、Sm、Gd、Dy、Ho、Yb、Lu对BaTiO 3掺杂前后的能带结构和态密度,并且进行了分析。计算结果表明：与未进行掺杂的BaTiO 3结构相比,La、Sm、Gd、Dy、Ho、Lu六种掺杂体系费米能级穿过导带区,体系均呈现一定的导电性,而Yb的掺杂体系没有表现出明显的金属性。     

Nd4Ni3O10的红外光谱研究

无限层平面四方相镍氧化物薄膜以及高压下双层Ruddlesden-Popper(RP)相镍氧化物单晶中相继发现的超导电性引起了超导领域的广泛兴趣.常压下RP相镍氧化物中迄今未观测到超导电性,但双层和三层RP相镍氧化物中存在金属-金属转变.本文对三层RP相镍氧化物Nd₄Ni₃O₁₀进行了红外光谱研究,发现低频的光电导谱存在Drude响应,和材料的金属性相符.低频的光电导谱需要两个Drude分量来描述,说明材料中有多个能带穿过费米能级.在金属-金属转变温度T^*以下,低频的光电导谱被压制,表明费米面上有能隙打开;丢失的谱重被转移到很高的能量范围,表明电子强关联效应在金属-金属转变中起重要作用.本文的实验结果为理解RP相镍氧化物中金属-金属转变的本质提供关键信息.     

扫描隧道显微谱仪对超导磁通芯子态的研究进展

磁通是第Ⅱ类超导体中的重要量子现象,对磁通物理的研究无论是对非常规超导机理问题还是超导应用都有着重要的意义.扫描隧道显微镜/谱仪是研究材料表面形貌结构和局域电子态密度的重要手段,在超导研究方面有着重要和不可替代的作用.在磁通研究方面,扫描隧道显微镜/谱仪能够直接测量得到磁通芯子的形状和磁通的分布情况.本文针对扫描隧道显微镜/谱仪可以研究的磁通芯子附近态密度分布问题,重点对超导体中拓扑平庸的磁通芯子态的研究进展进行总结.     

锆酸锶掺Co后磁性质的第一性原理研究

本文使用在位库仑作用、局域密度近似下的投影缀加平面波方法,计算了钙钛矿材料锆酸锶(SrZrO3)正交相掺Co前后的晶体结构、电子能带结构及掺Co后的磁性质.结果表明:当Co-Co之间的间距L为0.4097nm,即最近邻,且体系为铁磁构型时对应的总能最低,表明Co掺杂进入钙钛矿B位后,容易出现Co离子的团簇聚集,出现铁磁性;电子能带结构图显示Co部分替代Zr4+后变为Co4+(3d5),相对于标准化合价的Co3+(3d6),有一条空的d轨道未占据,又由于掺杂Co后其d轨道与近邻O的p轨道有强烈杂化,有部分Co的d轨道及O的部分p轨道越过价带进入带隙,在0~2.60eV之间,自旋向上出现3条Co 3d能带,自旋向下出现7条Co 3d能带,且导带底向低能移动;部分Co离子替代钙钛矿B位的Zr4+后,体系出现磁性,由于Co离子形式化合价为+3,替代Zr4+后,这种空穴掺杂将在价带顶引入空的掺杂能级;态密度结果表明该能级为Co4+离子部分空的d轨道,通过O的p轨道,造成体系中Co3+、Co4+离子的出现,而它们之间的双交换耦合使得体系出现铁磁性.     

高红移爆发源作为早期宇宙和第一代天体的探针

伽玛暴是宇宙中最为明亮的爆发现象,由于它们的高光度,人们可探测到发生在极早期宇宙处的伽玛暴.高红移伽玛暴可作为宇宙深处的灯塔,它们是探索早期宇宙性质的理想工具.利用高红移伽玛暴可以限制暗能量和宇宙学参数,测量高红移的恒星形成率,揭示第一代天体的性质,研究宇宙再电离和金属增丰历史.因此,高红移伽玛暴的观测具有重要的科学意义.相比目前的探测卫星,爱因斯坦探针(EP)拥有更高的灵敏度和更宽的观测视场,且主要观测能段为软X射线波段(0.5–4 keV),非常适合高红移伽玛暴的观测.考虑EP的能力和观测模式,并且借助能够很好解释目前Swift卫星的伽玛暴观测样本的理论模型,详细计算了未来EP对高红移伽玛暴的可能探测率.我们预测EP对z6伽玛暴的探测率约为20 events yr~(-1) sr~(-1),对z8伽玛暴的探测率约为6 events yr~(-1) sr~(-1),对z12伽玛暴的探测率约为1 events yr~(-1) sr~(-1).估计在3年的运行时间内,EP将能探测到约65个z6的伽玛暴,其中包括~20个z8的伽玛暴和~3个z12的伽玛暴.总之,EP有望显著提高高红移伽玛暴的观测能力,这些丰富的观测信息将很有可能揭开早期宇宙的部分科学谜团.     

基于卷积神经网络的蛋白质折叠类型最小特征提取

通过蛋白质的序列、结构等信息构建完整的蛋白质宇宙是生物信息学中的重要课题,相关研究对蛋白质结构预测、蛋白质进化路径分析以及蛋白质结构设计等方面的研究都有重要的意义.从蛋白质结构的一种简化表示——蛋白质接触图出发,通过训练卷积神经网络进行特征提取,筛选出可识别结构域折叠类型的最小特征向量,构建蛋白质折叠类型空间,并使用谱聚类等方法对不同蛋白质折叠类型的高维分布情况进行分析.得到的最小特征向量兼顾了信息的完整性与冗余度,可以很好地表示全部七种常见蛋白质类的空间关联.该研究结果填补了之前蛋白质宇宙研究中对不常见类的空间位置和相互关系描述的空白,加深了对于蛋白质结构相似性的理解.     

液态簧振动力学谱仪测量重复性的实验验证

首先拟定了液态簧振动力学谱仪（RMS-L）测量液态复杨氏模量重复性的验证方案,即选取甘油作为验证材料,验证参量为对应于甘油液体的仪一弛豫过程的复杨氏模量．然后,选取了16个甘油样品,并分别对每一个样品进行一次从室温至-120K的降温和升温循环测量．实验结果表明,16个甘油样品的α-弛豫过程所对应的储能和损耗模量相差较小,16个甘油样品中,对应于α-弛豫过程的损耗模量峰的半高宽的相对标准偏差仅为4％,样品最大相对偏差也只有6％,表明本课题组自制的RMS-L测量的重复性相当好．另外,在本文所用2．42-4．36mg质量范围内,并未发现损耗模量峰的半高宽与样品质量有明确的依赖性．值得指出的是,在238K附近,还发现一个微妙的新过程,其储能模量的变化为α-弛豫的-5％,其物理起源仍不清楚．     

Mn掺杂对PLZT陶瓷制备及性能的影响

通过水热法制备Mn掺杂的PLZT陶瓷.采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分别对陶瓷进行微观结构和表面形貌的分析.结果表明,制备得到的PLZT室温下是纯四方相晶体,Mn掺杂会增强PLZT的四方对称性,而过多的Mn掺杂会抑制晶粒长大.介电性能测试表明,该陶瓷体系具有明显的弥散相变特征,Mn掺杂会使PLZT的居里温度降低,一定量Mn掺杂会增大介电常数,但损耗也明显增加.